李永鵬，郝亞輝，王棟，吳澤坤，胡琦

（中國建筑第二工程局有限公司核電建設(shè)分公司，廣東 深圳 518034）

安全運行是核電站建設(shè)的首要問題，核電站基礎(chǔ)為筏基大體積混凝土結(jié)構(gòu)，屬于大體積混凝土工程，且無論澆筑直徑、厚度均大于建筑工程，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水化熱反應(yīng)積累導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度升高，造成混凝土內(nèi)外溫差較大，進而產(chǎn)生較大的溫度變形應(yīng)力和收縮應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，危害核電站運行安全。本文結(jié)合三澳核電站工程，深入分析核電站廠房筏基大體積混凝土施工技術(shù)要點，以期為核電站工程建設(shè)提供有益參考。

1 工程概況

三澳核電站規(guī)劃建設(shè)6臺百萬千瓦壓水堆核電機組，一期建設(shè)2臺機組。該工程2#機組反應(yīng)堆廠房基礎(chǔ)為圓柱體筏式基礎(chǔ)，直徑39.5m，整體澆筑厚度為3.8m，混凝土澆筑體積為450mm，混凝土強度等級為PS40（等同標準立方體試件C50）。核電站使用年限60年。

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》（GB/T 50476-2008），明確使用BTS高性能外加劑。通過使用高性能外加劑和降低混凝土用水量，降低了膠凝材料用量，從而降低了水化熱，提高了混凝土7d抗壓強度比（125%）和28d抗壓強度比（120%）。且提高了摻和料摻量（≤40%），根據(jù)規(guī)范要求，本工程重點加強大體積混凝土配制和大體積施工、養(yǎng)護控制，確保該工程大體積混凝土施工質(zhì)量。

2 大體積混凝土配合比設(shè)計

根據(jù)大體積混凝土裂縫成因研究，混凝土水化熱是造成混凝土裂縫的主要原因，混凝土配合比設(shè)計應(yīng)重點加強混凝土原材料質(zhì)量控制和配合比設(shè)計。

2.1 原材料質(zhì)量控制

為降低大體積混凝土水化熱反應(yīng)，該工程加強原材料選擇與質(zhì)量控制。

①水泥。水泥是混凝土水化熱反應(yīng)的主要來源，應(yīng)根據(jù)配合比設(shè)計要求選擇水化熱低、強度高的優(yōu)質(zhì)中熱水泥。該工程中選擇P·Ⅱ42.5水泥，3d平均水化熱為245kJ/kg，7d平均水化熱284 kJ/kg，28d平均抗壓強度60MPa。

②骨料。細骨料選用0.16mm～5mmⅡ級中砂，細度模數(shù) 2.6～2.9，含泥量≤2.0，泥塊含量≤1.0%，有害物質(zhì)含量≤1.0%，非活性骨料。粗骨料選用5mm～31.5mm連續(xù)級配碎石，針片狀顆粒含量≤10%，含泥量≤1.0%，泥塊含量≤0.5%，空隙率≤40%，壓碎值≤10%，且不含風化石或堿性骨料。

③摻和料。選用Ⅰ級粉煤灰，粉煤灰密度為 1.77g/cm～2.43g/cm，與外加劑相容性良好。

④外加劑。選用與水泥相容性良好的聚羧酸外加劑，減水率為20%～25%，氯離子含量≤0.03%，堿含量≤0.5%，壓力沁水比≤50%。

2.2 混凝土配合比設(shè)計

根據(jù)1#機組筏板基礎(chǔ)混凝土配合比，經(jīng)試配優(yōu)化用水量、水膠比、摻和料摻量、砂率和外加劑摻量，綜合運用正交試驗法確定設(shè)計配合比（如表1所示）。

混凝土配合比設(shè)計 表1

經(jīng)試驗研究，制作2組12塊150mm立方體混凝土試件，標養(yǎng)28d，根據(jù)《混凝土強度檢驗評定標準》（GB/T50107-2010）規(guī)定要求檢測混凝土強度，該配合比3d抗壓強度為35.8MPa，28d抗壓強度為60.1MPa，28d抗拉強度為5.3MPa，符合配合比設(shè)計目標要求。

3 核電站筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)要點

筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工中，混凝土攪拌后產(chǎn)生大量水化熱，并隨混凝土澆筑而形成溫度梯度，混凝土中心處于熱脹階段，混凝土表面溫度較低，處于受拉階段，在混凝土內(nèi)外溫差作用下，內(nèi)部與外部形成溫差，當混凝土膨脹產(chǎn)生的抗拉強度大于混凝土冷縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力時即產(chǎn)生表面裂縫，甚至產(chǎn)生貫穿裂縫?；炷翜囟忍荻仍酱螅a(chǎn)生的拉應(yīng)力越大，形成混凝土裂縫的可能性越大。為合理控制核電站筏基大體積混凝土裂縫，應(yīng)當從控制混凝土入模溫度、澆筑施工、養(yǎng)護管理和溫度監(jiān)測等方面入手。

3.1 混凝土拌和溫度控制

入模溫度是混凝土攪拌初始溫度，合理控制入模溫度能夠控制混凝土拌和出料溫度，避免因入模溫度過高而加劇出料溫度，導(dǎo)致入模溫度過高而加劇混凝土中心溫度與表面溫差。該工程為控制入模溫度，重點控制水泥、骨料溫度和用水溫度。水泥和骨料提前14d進場，并加強水泥防潮處理，確保水泥入模溫度≤50℃。骨料入模溫度控制時，由于浙江地區(qū)降雨較多，濕度較大，導(dǎo)致骨料含水率波動較大，骨料表層含水率與中心含水率差異顯著。針對該問題，施工單位加強骨料存儲管理，落實防風、防潮、防雨措施，并定時翻轉(zhuǎn)粗骨料，降低入模溫度，并保持骨料含水率穩(wěn)定。水入模溫度控制時，由于該工程施工處于夏季，為合理控制混凝土出料問題，施工單位選用冰水入模，提前準備冰庫及冷水。通過合理控制混凝土原料入模溫度，混凝土出模溫度控制在25℃～28℃?；炷翑嚢钑r，嚴格控制混凝土拌和時間和投料量，拌和時間60s，每次投料均按配合比精確稱重計量投料?；炷脸瞿：?，使用罐車運輸至施工現(xiàn)場，為降低運輸環(huán)境溫升對大體積混凝土溫度的影響，運輸過程中采取罐車帆布遮蓋保溫和灑水降溫措施，確?；炷翝仓囟确洗篌w積混凝土裂縫控制要求。

3.2 混凝土澆筑施工

大體積混凝土澆筑前，施工單位組織鋼筋籠和預(yù)埋件聯(lián)合驗收，經(jīng)驗收通過后方可攪拌和澆筑混凝土。由于該工程混凝土澆筑量大，采用斜面分層澆筑方法（如圖1所示），分層厚度40cm。為避免出現(xiàn)層間冷縫，該工程加強混凝土振搗，采用行列式振搗方法，每點振搗40s，以振搗點泛漿、無氣泡和下沉現(xiàn)象為止。相鄰振搗點距離20cm，振搗點伸入下層混凝土長度≥5cm，確保大體積混凝土振搗密實?；炷翝仓g隔30min進行二次振搗，消除混凝土中粗骨料和鋼筋空隙，提高混凝土與鋼筋粘結(jié)性能和握裹力，提高大體積混凝土密實度?；炷翝仓猎O(shè)計標高后，使用木抹子抹平壓實，達到閉合收縮裂縫的作用。

圖1 筏板基礎(chǔ)大體積混凝土斜面分層澆筑施工

3.3 養(yǎng)護管理

為防止大體積混凝土出現(xiàn)溫度裂縫，施工單位重點從日常養(yǎng)護管理、溫度監(jiān)測和降溫速率控制三個方面加強養(yǎng)護管理，確保大體積混凝土內(nèi)外溫差≤25℃，降溫速率≤1.5℃/d。

①日常養(yǎng)護管理時，混凝土澆筑完成后及時覆蓋養(yǎng)護1層薄膜和2層土工布，并在薄膜上按“S”型鋪設(shè)水管，定期灑水保持混凝土表面濕潤。結(jié)合該工程施工期間屬于夏季的實際情況，該工程現(xiàn)場搭設(shè)保溫棚，覆蓋帆布，保溫棚內(nèi)設(shè)碘鎢燈，保持環(huán)境溫度一致。

②溫度監(jiān)測。該工程采用自動化溫度監(jiān)測探頭，溫度監(jiān)測探頭埋置在測溫管內(nèi)，測溫管與筏板基礎(chǔ)鋼筋綁扎固定，溫度探頭分別埋置在筏板基礎(chǔ)中心和距底部、表面0.2m處，溫度探頭通過無線網(wǎng)與環(huán)境監(jiān)測主機連接，按6min監(jiān)測頻次收集混凝土中心溫度和表面溫度數(shù)據(jù)，自動計算并生成大體積混凝土溫差變化趨勢和溫差提醒，便于及時采取溫度控制措施。該工程中，筏基大體積混凝土溫度監(jiān)測探頭共計25處（如圖2所示），縱向、橫向布設(shè)，確保溫度監(jiān)測準確。

圖2 測溫點布設(shè)示意圖

③溫差控制?；炷翝仓瓿?d內(nèi)，該階段為升溫階段，隨水化熱反應(yīng)而出現(xiàn)中心溫度上升現(xiàn)象，該階段施工單位重點加強混凝土表面溫度控制和保溫、保濕覆蓋，降低中心溫度和表面溫度溫差?；炷翝仓?d～10d階段為降溫階段，由于大體積混凝土內(nèi)部溫度較高、下降速率較小，易造成內(nèi)外溫差≥25℃，該階段重點加強溫差控制，保持或提高混凝土表面溫度，降低內(nèi)外溫差?；炷翝仓?0d后，混凝土強度增加，抗拉應(yīng)力性能增強，采用日常養(yǎng)護管理措施即可滿足要求。該工程大體積混凝土養(yǎng)護期28d，養(yǎng)護期間大體積混凝土最高溫度73.5℃，混凝土最高溫升46.5℃，最高溫度出現(xiàn)在澆筑后85h，混凝土表面溫度為55.3℃，內(nèi)外溫差≤25℃，達到大體積混凝土溫度控制要求?；炷林行臏囟冉禍厮俾蕿?.0℃/d～1.5℃/d，混凝土表面降溫速率為1.2℃/d～1.8℃/d，通過養(yǎng)護管理措施，基本實現(xiàn)了核電站筏基大體積混凝土內(nèi)外降溫速率同步。

4 結(jié)語

該工程自2021年6月11日開始施工，連續(xù)澆筑48h，澆筑施工過程順利，養(yǎng)護期間混凝土各項指標良好，混凝土拆模后表觀質(zhì)量良好，未發(fā)現(xiàn)表面裂縫、貫穿性裂縫等病害，達到預(yù)期混凝土澆筑施工質(zhì)量控制目標。